為提高柵格陣列封裝(LGA)焊點可靠性，研發(fā)生產(chǎn)過程中會用到罩式冷熱氣流沖擊測試機對其做可靠性分析，下面我們進行熱沖擊條件下LGA焊點可靠性分析，分析了LGA焊點在熱沖擊載荷(-55℃~25℃)下的應力應變分布、粘塑性應變能密度和疲勞壽命。
熱沖擊條件下LGA焊點可靠性分析：
試驗設備：環(huán)儀儀器 罩式冷熱氣流沖擊測試機
試驗標準：JESD22-A106B 標準加載熱沖擊載荷的C加載模式(-55℃~ 25℃)
材料參數(shù)設置：包括塑封料、BT 基板、焊盤、錫銀銅焊料SAC305 以及 PCB 板，如下表：
試驗原理：
當金屬材料的溫度高于0.5倍熔點(熱力學溫度，單位為開爾文)時,其產(chǎn)生的蠕變效應將非常明顯。SAC305的熔點大約是 217℃(即 490K)，在熱沖擊載荷(-55℃~125℃)下，焊點不僅會產(chǎn)生塑性應變，還會產(chǎn)生明顯的蠕變變形。
試驗設計：
1.設置初始零應力狀態(tài)時溫度為 25℃，在高溫和低溫各保持 900 。
2.高低溫轉換時間為 20 s，循環(huán)周期為1840 s。
3.應力-應變曲線一般在 6~7個循環(huán)達到穩(wěn)定，所以共加載 8 個周期的熱沖擊載荷，共 14 720 s。熱沖擊加載曲線如下圖所示。
試驗分析：
下圖為關鍵焊點等效應力隨時間變化的曲線：
由圖可知：
①關鍵焊點的等效應力隨時間呈周期性變化，且每個周期的最大和最小等效應力基本相同:
②升溫階段，等效應力迅速減??；高溫保溫階段，等效應力緩慢減小；
③降溫階段，段結束時，等效應力達到最小值，等效應力迅速增大并達到最大值，低溫保溫階段等效應力逐漸減小。
下圖為關鍵焊點最大等效塑性應變隨時間變化的曲線：
由圖可知:
①關鍵焊點的最大等效塑性應變隨著熱沖擊的加載呈現(xiàn)上升趨勢，在第6個周期后，1個周期內(nèi)的最大和最小等效塑性應變差值趨于穩(wěn)定。
②升溫階段,等效塑性應變迅速減?。桓邷乇仉A段，等效塑性應變緩慢減??；高溫保溫階段結束時，等效塑性應變達到最小值。
③降溫階段，等效塑性應變迅速增大，在低溫保溫階段逐漸增大并達到最大值。
以上就是LGA焊點可靠性分析，如需了解更多罩式冷熱氣流沖擊測試機的試驗方案，可以咨詢環(huán)儀儀器相關技術人員。
